dasar-dasar genetika.pptx

74
Dasar-dasar Genetika I Nyoman Mangku Karmaya

Upload: anak-agung-sandraa

Post on 24-Apr-2015

106 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Dasar-dasar Genetika

I Nyoman Mangku Karmaya

Page 2: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 3: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

BAHAGIANYA

KAMI

Page 4: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 5: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 7: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 8: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Gregor Mendel (1822-1884)

Page 9: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 10: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Struktur kromosom

• Kromonema = pita-pita berbentuk spiral dalam kromosom• Kromomer = penebalan pada krosom di beberapa tempat• Sentromer = lekukan pada krosom sehingga kromosom bisa

berbentuk:– Metasentris = sentromer di tengah– Submetasentris = sentromer agak di tengah– Akrosentris = sentromer agak diujung– Telosentris = sentromer di ujung

• Lekukan sekunder + tempat pembentukan nukleolus• Telomer = ujung kromosom yang menghalangi kromosom lain

bersambuing• Satelit = bagian tambahan pada ujung kromosom

Page 11: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 12: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 13: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 14: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Telomere • Merupakan noncoding DNA (DNA yang tidak membawa instruksi

genetik; terdapat pada setiap ujung kromosom • Sangat penting dalam duplikasi kromosom selama proses

pembelahan sel, menarik kromatid yang baru pada waktu sel membelah menjadi 2

• Proses pembelahan sel akan secara permanen merusak fragmen sedikit demi sedikit sampai dmikian pendek dan tidak bisa ikut berperan dalam pembelahan sel dan sel menjadi berhenti membelah

• Telomere berperan menentukan apoptosis (program kematian sel secara alami)

• Pada sel kanker telomere tumbuh lagi pada setiap pembelahan, sehingga sel membelah terus tanpa hambatan

Page 15: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 16: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 17: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Morfologi kromosom

• Terdiri dari 23 pasang kromosom– Pasangan kromosom no 1 – 22 = autosom

(kromosom somatis)– Pasangan kromosom ke 23 = genosom (kromosom

seks) = menetukan jenis kelamin• Laki-laki terdiri dari pasangan X dan Y

(karyotype: 46, XY)• Perempuan terdiri dari pasangan X dan X

(karyotype: 46, XX)

Page 18: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Jumlah kromosom

• Cacing Ascaris megalocephalus univalens ....2

• Nyamuk Culex pipiens........... 6• Lalat buah Drosophila melanogaster.... 8• Anjing Canis faamilaris...... 78• Ikan mas Carrasius auratus ........ 100• Manusia Homosapiens......... 46

Page 19: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Laki-laki putih (PP): homozigot

P P

Perempuan Hitam (pp)homozygot

p Ppheterozigot

Pheterozigotp

p Ppheterozigot

Ppheterozigot

Page 20: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Laki-laki putih (Pp): heterozigot

P p

Perempuan Putih (Pp)heterozigot

P PP (putih)homozigot

Pp (putih)heterozigot

p Pp (putih)heterozigot

pp (hitam)homozygot

Page 21: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 22: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Istilah-istilah

• P = parental/induk• F = filial/keturunan

– F1 = keturunan 1– F2 = keturunan 2 dst

• Fenotip = karakter yang bisa dilihat/diperiksa• Genotip = karakter yang tidak bisa

diamati/tersimpan/potensial• Gen dominan = simbul utk gen yang memunculkan karakter

(hurup besar pertama dari karakter)• Gen resesif = simbul gen yang tidak muncul (huruf kecil)

Page 23: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Istilah-istilah • Genotip = simbul huruf ganda karena kromosom umumnya ganda (diploid)

misal PP genotip utk kulit putih; pp utk kulit hitam• Homozigotik = sifat individu yang genotipnya terdiri dari gen y dari tiap

jenis gen yang sama (PP. pp, AA, BB, bb dst)• Heterozigot = idem tapi gen berbeda(Pp, Rr, PpBb)• Alel = anggota dari sepasang gen

– P = untuk warna putih– p = untuk warna hitam – T = tinggi– t = rendah

• P dan p satu sama lain merupakan alel• P dan t satu sama lain bukan alel

Page 24: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

44 autosom +XY

44 autosom +XX

22 autosom

+X

44 autosom +XY

44 autosom +XX

22 autosom

+Y

22 autosom

+X

AYAHIBU

SPERMATOZOAOVUM

LAKI-LAKI

46XYPEREMPUAN

46XX

Page 25: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

BAGIAN-BAGIAN KROMOSOM

telomertelomer

Page 26: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

1

54

3

2

6

D N A

Page 27: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

DNA adalah •asam nukleat yang mengandung instruksi genetik.•Jadi gen merupakan bagian DNA: terdapat sekitar 35.000 gen •Peran utama sebagai penyimpanan informasi (cetak biru) untuk sintesa protein (struktural dan fungsional)

DNA terdiri dari

•Desoxyribose

•Phosfat

•Basa nitrogen pirimidin (C/Citosin dan T/Timin) dan purin (A/Adenin dan G/Guanin)

•Kode DNA disusun oleh 4 huruf C, T, A, G

Page 28: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

D

T

p

D

p

DCG

p

p

DA

Back bone

Page 29: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

P

D

P

D

D

P

D

P

P

Page 30: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Pengertian DNA1. Bangunan seperti tangga yang terpilin

2. Batang tangga/backbone/pita dibentuk oleh ikatan D dan P

3. P melekat pada atom C nomor 3 dari D dan pada atom C nomor 5 D berikutnya

4. Anak tangga dibentuk oleh ikatan basa purin dan pirimidin

5. G selalu berikatan dengan S (dihubungkan oleh 3 atom H) dan T selalu berikatan dengan A (dihubungkan oleh 2 atom H)

Page 31: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Pengertian DNA6. Komponen D+P+basa disebut nukleotida, jadi

jenis nukleotida ditentukan oleh jenis basanya7. Sebuah nukleotida selalu memiliki ujung 3’—

OH dan 5’P, sehingga jika pita yang satu susunannya 3’—5’ maka pita

pasangannya tersusun 5’---3’8. Jika urutan 1 pita diketahui misalnya

5’......SAATASTAGA....3’ maka pita pasangan terbaca sebagai

3’.....GTTATGSTST......5’

Page 32: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

D P D P D

C G A T

P D

nukleotida 3 nukleotida menjadi kodon triplet untuk asam amino

Page 33: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 34: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Codon-asam amino-protein

• 1 codon = kode untuk 1 asam amino• Nama codon dengan 3 huruf sesuai basanya• Kode akan disalin persis oleh mRNA, tetapi

nukleotida T pada DNA diganti menjadi U (urasil) oleh mRNA

Page 35: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

SUS AAU USU SAS GUA

GUASUSUSUSASAAU

KAMUS

MASUK

Protein Asam amino

Asam amino

Page 36: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

DNA AND RNA CODES FOR AMINO ACIDS

Amino acids DNA triplets mRNA codons

alanine CGA, CGG, CGT, CGC GCU, GCC, GCA, GCG

arginine GCA, GCG, GCT, GCC, TCT, TCC CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG

asparagine TTA, TTG AAU, AAC

aspartic acid CTA, CTG GAU, GAC

cysteine ACA, ACG UGU, UGC

glutamic acid CTT,CTC GAA, GAG

glutamine GTT, GTC CAA, CAG

glycine CCA, CCG, CCT, CCC GGU, GGC, GGA, GGG

histidine GTA, GTG CAU, CAC

isoleucine TAA, TAG, TAT AUU, AUC, AUA

leucine AAT, AAC, GAA, GAG, GAT, GAC UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG

lysine TTT, TTC AAA, AAG

methionine (start codon) TAC AUG

phenylalanine AAA, AAG UUU, UUC

proline GGA, GGG, GGT, GGC CCU, CCC, CCA, CCG

serine AGA, AGG, AGT, AGC, TCA, TCG UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC

threonine TGA, TGG, TGT, TGC ACU, ACC, ACA, ACG

tryptophan ACC UGG

tyrosine ATA, ATG UAU, UAC

valine CAA, CAG, CAT, CAC GUU, GUC, GUA, GUG

(stop codon) ATT, ATC, ACT UAA, UAG, UGA

Page 37: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

AMINO ACIDS

  alanine   glutamic acid     leucine   serine

  arginine   glutamine   lysine   threonine

  asparagine   glycine   methionine   tryptophan  

  aspartic acid     histidine   phenylalanine     tyrosine

  cysteine   isoleucine   proline   valine

Yang warna merah tidak bisa disintesa tubuh karena itu disebut asam amino esensial

Page 38: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

DNA replication

Page 39: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

1. The double helix is unwound by a helicase and topoisomerase.

2. Next, one DNA polymerase produces the leading strand copy.

3. Another DNA polymerase binds to the lagging strand. This enzyme makes discontinuous segments (called Okazaki fragments) before DNA ligase joins them together.

Page 40: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

REPLIKASI

1. Model konservatif. Model ini menyatakan bahwa 2 rantai DNA bereplikasi tanpa memisahkan

rantai-rantainya.2. Model semi konservatif. Model ini menyatakan bahwa 2 rantai DNA berpisah kemudian

bereplikasi.3. Model dispersi. Model ini menyatakan bahwa DNA terpecah menjadi potongan-potongan

yang kemudian bereplikasi.

• Meselson dan Stahl membuktikan bahwa DNA bereplikasi sesuai model semi-konservatif.

Page 41: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Pembuatan RNA: Unsur-unsur dalam transkripsi Gen

1. Gen ekson (yang ditranskripsikan) dan gen intron (yang tidak ditranskripsikan

2. Regio promotor (mengandung sikuens TATA) mengikat RNA polimerase unruk memulai transkripsi

3. Transcription initiation site (start codon: DNA triplet: TAC) dan Kodon terminasi translasi (stop codon: DNA triplet: ATT, ATC, ACT )

4. Faktor transkripsi dibutuhkan agar RNA bisa mengikat TATA boks

5. Faktor transkripsi memiliki: 1. DNA binding domain dan 2. ranah transaktivasi yang bisa mengaktifkan atau menghambat

transkripsi gen yang promotor atau enhancer (penguat) telah terikat.

Page 42: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 43: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

C G AC TT

A

A

C

C

GT

CT

G

Replikasi ? Transkripsi ?

Page 44: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

R N A1. mRNA (messenger RNA atau RNA duta/RNAd), bertugas untuk

mengkodekan kode genetik dari DNA untuk sintesis protein. Terdapat di anak inti sel. Triplet kode genetik pada mRNA disebut kodon.

2. tRNA (transfer RNA atau RNAt), bertugas untuk mencocokkan triplet yang ada pada mRNA dengan protein yang sesuai. Terdapat di sitoplasma. Triplet kode genetik pada tRNA disebut antikodon.

3. rRNA (ribosomal RNA atau RNAr), bertugas untuk memasangkan kodon mRNA dengan antikodon tRNA dan menggeser rantai-rantai supaya terbentuk polipeptida(protein). Terdapat di ribosom.

Page 45: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

RNA dibandingkan dengan DNA

• Lebih pendek• Pita tunggal (single strand)• Gula penyusunnya ribosa bukan deoksiribosa• Basa pirimidin yang menyusun bukan T (timin)

tapi U (uracil)

Page 46: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Free nucleotides attracted to exposed bases of a partially unzipped DNA molecule

Page 47: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

m-RNA

“KURIR”

r-RNA

“PENERJEMAH /

KOKI”

t-RNA

“TUKANG ANGKUT

ASAM AMINO / SEMBAKO”

D

N

A

SINTESA PROTEIN

Page 48: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

KURIRKOKI PENGANGKUT SEMBAKO

I S T A N A R A J A PESTA UNTUK RAKYAT

E.O/ RIBOSOME

PENGANGKUT SEMBAKO

PENGANGKUT SEMBAKO

Page 49: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 50: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 51: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

simple protein molecule

Page 52: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Gen operatorGen regulator Gen struktural

Protein represor

operon

mRNAmRNA

Aktivitas substansi represor dihambat oleh zat metabolisme tertentu (inducer)

proteinprotein

mRNA

KENDALI SINTESA PROTEIN

Menurut Jacob and Monod, 1961

Page 53: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Gen operatorGen regulator Gen struktural/gen insulin

Protein represor

operon

mRNAmRNA

Aktivitas substansi represor dihambat oleh zat metabolisme tertentu (inducer)

(G U L A)

Protein/insulinProtein/insulin

mRNA

KENDALI SINTESA INSULIN

Protein represor berikatan dengan gen operator khusus insulin dan mencegah enzim RNA polimerase untuk memulai sintesis mRNA insulin

Zat gula (inducer) berikatan dengan protein represor mencegah berikatan dengan gen operator dan mRNA insulin dibuat

Page 54: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Diskusikan

• Laki-laki dengan ciri somatis: tubuh tinggi, kulit hitam rambut keriting menikah dengan seorang perempuan tubuh pendek, kulitputih dan rambut sosoh. Bagaimana kemungkinan ciri-ciri yang dimiliki F1?

• Sebutkan jenis dan bagian-bagian kromosom• Apa itu DNA, nukleotida, kodon dan asam

amino? apa itu gen? Ada berapa macam gen?

Page 55: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Diskusikan

• Jelaskan peristiwa transkripsi• Apa beda DNA dan RNA?• Jelaskan sintesa protein• Jelaskan juga mekanisme kendali sintesa

protein menurut Jacon dan Monod

Page 56: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Kelainan struktur kromosom (pada autosome)

• delesi/defisiensi: hilangnya sebagian dari sebuah kromosom karena patah

• duplikasi: suatu bagian dari kromosom memiliki gen-gen yang berulang, berakibat letal, kalupun bisa lahir disertai dengan berbagai kelainan

Page 57: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Kelainan struktur kromosom (pada autosome)

• inversi: suatu bagian dari kromosom memiliki urutan yang terbalik: terdapat dua macam: inversi parasentris apabila sentromer terletak di sebelah luar dari bagian yang mengalami inversi dan inversi perisentris jika sentromer berada di bagian dalam dari bagian yang mengalami inversi.

• kromosom cincin (ring chromosome) terbentuk karena kromosom mengalami patah di dua tempat secara perisentris, sesudah lepas bagian kromosom menekuk membulat dan ujung-ujung yang luka saling melekat.

Page 58: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 59: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Kelainan pada kromosom seks: hermafroditisme

1. hermafroditisme sejati: jika individu memiliki jaringan testis dan ovariunm sekaligus, disebut interseks ovotestikuler dan dibedakan menjadi: a) lateral jika pada satu sisi terdapat testis dan sisi lain terdapat ovarium; b) unilateral yang memiliki ovotestis pada satu sisi dan sisi lainnya ovarium atau testis; c) bilateral yang memiliki ovotestis pada kedua sisi. Individu ini mengalami kelainan pada jiwanya. Secara anatomis sulit ditetapkan jenis kelaminnya, karena terdapat gambaran kelamin yang ganda. kecuali dengan pemeriksaan kromosom seks.

Page 60: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Kelainan pada kromosom seks: hermafroditisme

2. pseudohermafroditisme: memiliki salah satu jaringan gonad tapi rudimenter. Dibedakan atas

a) pseudohermafroditisme laki-laki bersifat laki-laki: fenotip umum seperti laki-laki atau perempuan tetapi memiliki testis yang tidak sempurna, genitalia eksterna meragukan, penis dan payudara tidak berkembang, rambut seperti laki-laki. Karyotipenya 46,XY;

b) pseudohermafroditisme laki-laki bersifat perempuan: karyotipenya 46,XY tapi fenotip umum perempuan payudara berkembang, perilakunya feminin, gonad berupa testis rudimenter tanpa adanya ovarium. Kecenderungan ingin berubah kelamin.

3. pseudohermafroditisme perempuan: karyotype 4n,XX, tetapi fenotipe laki-laki tanpa testis, memiliki ovarium tapi rudimenter.

Page 61: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 62: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 63: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Rekayasa Genetika

• Dalam arti paling luas = penerapan genetika untuk kepentingan manusia.

• batasan yang lebih sempit = penerapan teknik-teknik biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.

Page 65: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Prinsip dasar

• memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen)

• menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Misalnya, gen dari sel pankreas manusia yang kemudian diklon dan dimasukkan ke dalam sel E. Coli yang bertujuan untuk mendapatkan insulin.

Page 66: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

langkah-langkah

1) Mengindetifikasikan gen dan mengisolasi gen yang diinginkan,

2) Membuat DNA salinan dari ARN Duta, 3) Pemasangan cDNA pada cincin plasmid, 4) Penyisipan DNA rekombinan kedalam

tubuh/sel bakteri, 5) Membuat klon bakteri yang mengandung

DNA rekombinan, 6) Pemanenan produk.

Page 67: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Penyebab Berkembangnya Rekayasa Genetika

1) Ditemukannya enzim pemotong DNA yaitu enzim restriksi endonuklease,

2) Ditemukannya pengatur ekspresi DNA yang diawali dengan penemuan operon laktosa pada prokariota,

3) Ditemukannya perekat biologi yaitu enzim ligase, 4) Ditemukannya medium untuk memindahkan gen ke

dalam sel mikroorganisme

Page 68: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 69: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Plasmid - A DNA molecule that can replicate independently of the chromosome; often used in

cell regulation

Page 70: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 71: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx
Page 72: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Diskusikan

• Satu pasangan suami istri dengan tubuh normal ganteng dan cantik, memiliki anak yang cebol (achodroplasia). Bagaimana andabisa menjelaskan hal ini?

• Sebaliknya bisakah pasangan cacat memiliki keturunan normal?

• Mengapa pernikahan sedarah dikawatirkan menghasilkan keturunan yang cacat?

Page 73: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Diskusikan

• Jelaskan kelainan struktur kromosom autosom dan kromosom seks

• Jelaskan tentang rekayasa genetika• Apa mafaatnya?• Apa kemungkinan keburukannya?

Page 74: DASAR-DASAR GENETIKA.pptx

Terimakasih